В последние годы в практике электродвижения все большее применение находят ГЭУ постоянного тока, выполненные по видоизмененной системе Г—Д с последовательным соединением всех генераторов и гребных электродвигателей и обеспечением неизменного тока якорей машин. Эти установки получили название систем неизменного тока (СНТ). Они характеризуются высокой маневренностью, легкостью дистанционного управления, автоматическим поддержанием постоянства мощности во всем диапазоне изменения нагрузок на гребных винтах от хода в свободной воде до швартовного режима. В системах неизменного тока обеспечивается быстрое перераспределение мощности между потребителями и изменение общей мощности ГЭУ в зависимости от режима работы судна, что обусловливает высокую экономичность использования установки. СНТ характеризуются также высоким быстродействием и надежностью.
Обеспечение неизменного тока в СНГ достигается формированием соответствующих внешних характеристик генераторов и механических характеристик гребных электродвигателей.
Рис. 1. Внешняя характеристика генератора (а) и механические характеристики гребного электродвигателя (б) в системе неизменного тока.
Таким образом, изменяя магнитный поток ГЭД, можно получить семейство механических характеристик двигателя, соответствующих одной внешней характеристике генератора (рис. 75,6).
Режим работы ГЭУ характеризуется величинами угловой скорости о> и вращающим моментом М двигателя, определяемыми как координаты точки пересечения механической характеристики двигателя при заданном магнитном потоке и кривой момента сопротивления на гребном валу, соответствующей условиям эксплуатации судна.
На рис. 2 приведена принципиальная схема ГЭУ парома отечественной постройки, выполненной по системе неизменного тока.
В схему главного тока ГЭУ входят три генератора Г1— ГЗ и три двигателя Д1 — ДЗ. Каждый из генераторов имеет мощность 760 кВт, напряжение 460 В, частоту вращения 740 об/мин, ток 1650 А и приводится дизелем 5Д50 мощностью 1000 л.с.
Два гребных электродвигателя типа ПГ178-8К (900 кВт, 600 В, 250/290 об/мин) служат для привода двух кормовых гребных винтов, а третий электродвигатель типа ПСГ152-8К (получасовая мощность 370 кВт, 250 В, 535 об/мин) — для привода носового подруливающего устройства.
Для питания цепей возбуждения предусмотрены два возбудительных агрегата, из которых один резервный. Каждый включает в себя три электромашинных усилителя — возбудителя двигателя ВД типа ЭМУ200 (20 кВт, 230 В, 1460 об/мин), один электромашинный усилитель—возбудитель генераторов ВГ типа ЭМУ400 (40 кВт, 230 В) и приводной асинхронный короткозамкнутый электродвигатель.
Рис. 2. Принципиальная схема ГЭУ парома по системе неизменного тока.
Возбудитель двигателя ВД, предназначенный для питания обмотки возбуждения двигателя ОВД, имеет четыре обмотки управления:
1) задающую ЗВД, подключенную на пост управления двигателем ПУД и служащую для управления величиной и направлением угловой скорости двигателя;
2) размагничивающую РВД, служащую для введения дополнительного корректирующего сигнала управления;
3) дифференциальную ДВД, подключенную на тахогенератор ТГ и осуществляющую обратную связь по угловой скорости двигателя;
4) шунтовую ШВД обмотку самовозбуждения.
Возбудитель генераторов ВГ питает все три обмотки возбуждения генераторов ОВГ1, ОВГ2 и ОВГЗ, включенные последовательно. Для обеспечения стабилизации тока главной цепи ВГ имеет две стабилизирующие обмотки. Одна из них — обмотка СТВГ—подключена на стабилизирующий трансформатор тока СТТ. Эта обмотка осуществляет обратную связь по току главной цепи. Другая — обмотка СНВГ—осуществляет гибкую обратную связь по напряжению ВГ при включении на вторичную обмотку стабилизирующего трансформатора напряжения СТН.
Кроме этих обмоток, на полюсах ВГ размещены обмотка самовозбуждения ШВГ, задающая обмотка ЗВГ и размагничивающая обмотка РВГ.
Обмотки ЗВГ и РВГ подключены на выход магнитного усилителя МУ, на который подается управляющее напряжение и напряжение трансформатора постоянного тока ТПТ—сигнал обратной связи по току главной цепи.
Схема предусматривает работу ГЭУ в различных режимах, при различном числе генераторов и электродвигателей. Выбор необходимого режима осуществляется с помощью переключателя на щите электродвижения.
Весьма ценным качеством СНТ является возможность вводить и выводить из эксплуатации любой двигатель, входящий в цепь Г — Д, без переключения селекторных переключателей, т. е. без остановки ГЭУ. Это значительно повышает маневренность ГЭУ, что особенно важно для паромов, работающих обычно в стесненных условиях плавания при частых швартовках. В ГЭУ, выполненной по обычной системе Г — Д, потребовалось бы при каждой швартовке выводить установку из эксплуатации, чтобы с помощью селекторного переключателя на щите электродвижения набирать соответствующую схему главного тока, выделяя дизель-генератор для переключения на электродвигатель подруливающего устройства.
В обычной схеме Г — Д при нечетном числе генераторов и четном числе гребных электродвигателей вообще невозможно осуществлять раздельное управление электродвигателями. Это объясняется тем, что в обычной схеме Г — Д регулирование угловой скорости гребного электродвигателя выполняется путем изменения напряжения генератора, питающего двигатель. СНТ не имеют этих недостатков. Так как управление ГЭД в СНТ осуществляется изменением магнитного потока двигателя, то в общий контур главного тока можно вводить и выводить любое число потребителей в зависимости от мощности генераторов, не останавливая ГЭУ для переключений в схеме главного тока.
Отмеченные достоинства системы неизменного тока способствуют их широкому распространению, особенно на судах вспомогательного, технического и рыболовного флотов, где требуется частое перераспределение мощности генераторов на различные потребители без остановки ГЭУ.
Опыт эксплуатации СНТ подтвердил высокие качества ГЭУ, выполненной по этой системе. Установка, позволяя осуществлять независимое регулирование двух ГЭД, показала высокие маневренные свойства и высокую степень точности регулирования мощности. Колебания тока главной цепи при изменении нагрузки в пределах 0—100% составили около 3%.
Недостатками СНТ являются сложность схемы, трудность регулировки и настройки. Эти недостатки будут уменьшаться по мере накопления опыта разработки и эксплуатации ГЭУ по системе измененного тока.